历经磨难的年轻地球

历经磨难的年轻地球_探解地球之谜

第二节　历经磨难的年轻地球

为了说清楚地球母亲遭受的种种磨难，首先得从地球的磁场变化谈起。

地球的磁场是一个格外娇嫩的保护罩，是地球免受太阳风暴、宇宙射线和粒子冲击的保护外衣。2008年夏天，美国NASA发射的“西弥斯”卫星系统观测发现，地球磁场偶尔会出现两个裂缝，使地球受到了太阳风强烈能量的冲击，致使地球磁场出现一个空洞，让太阳风穿透地球大气层而长驱直入，引起地球的磁暴和强力的极光，同时也产生电离层干扰。

图3.10地球的磁北极

图片版权和提供：NOAA

罗盘（compass）磁针的指向并不是地球的北极，而是指向地球的磁北极。现在，磁北极的位置在加拿大（Canada）的北方。在一天之中，磁北极的位置不停地变动，它所划出的轨迹大约是一个椭圆形。平均来说，磁北极每天向北移40米。证据显示，自从地球在45亿年前形成后，地球的磁北极就动个不停，而且经过地球的大部分区域。地球磁场源自地球部分游离的外层地核，而且它的旋转速度比地球的表面来得快一些。照片中箭头所指的是加拿大的Ellef Ringnes岛，它是现在地球磁北极的所在位置。

俄罗斯科学院地球磁场、电离层以及无线电传播研究所顾问尤里·扎依采夫表示，目前地球磁场的磁极正逐渐向地球赤道方向偏移，随着液态地核变化速度的加快，地球磁极的偏移速度也在加快。地球磁极的偏移将导致地球磁性逐渐减弱，地球张力减小。科学资料表明，在过去一百年间，地磁减少了大约5%。据此推算，如果按此比例继续减少，再过大约两千年，地球磁场就会有90%消失！这个判断来自于地磁场的结构。地磁场除了双极N-S外，还有附近10%的多极成分。磁极消失或逆转，指的是占地球磁极90%的双极逆转或消失，并非是整个磁场的消失。从最新观测数据显示，这种减少趋势正在加快，有可能只需1 200年就会消失。这会给人类带来灾难性的后果。如果地球进入无磁时代，包括人类在内的一切生物将无法生存。

地球磁极消失和倒转，一直是科学家研究的重点。一些科学家已取得了初步成果，如日本科学家本藏认为，地球的磁场是由地球对核的热对流构成，提出了自发电机理论。本藏的理论模型可以较为相似地说明地球磁场的生成过程，但不能显示地磁场逆转时所发生的紊乱现象。日本另一位科学家力武博士对本藏的模型作了改进，用5个发电机连接起来，获得了倒转发生与现实十分相近、出现了与地磁场非常相似的紊乱现象。

其次，要从地球生物灭绝的历史来观察。

通过古生物学家的化石考古资料显示，自6亿年前多细胞生物在地球上诞生以来，至今已发生了5次物种大灭绝事件。专家研究后发现，每次灭绝都造成地球上过半的物种消失，而经历灭绝危机后的地球则需要经过1 000万年才能恢复元气。

前五次物种大灭绝：

第一次：发生在距今4.4亿年前的奥陶纪末期，约有85%的物种灭绝；

第二次：发生在距今约3.65亿年前的泥盆纪后期，海洋生物遭到重创；

第三次：发生在距今约2.5亿年前的二叠纪末期，是地球史上最大、最严重的一次，估计有96%的物种灭绝，其中，90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝；

第四次：发生在距今1.85亿年～1.65亿年前，80%的爬行动物灭绝；

第五次：发生在距今6 500万年前的白垩纪晚期，也是最为现代人所熟知的一次，统治地球达1.6亿年的恐龙灭绝。

1983年起，美国地理学家搜集了自2.5亿年以来的古生物资料研究发现，地球上至少发生过7次大规模的物种灭绝时间。从白垩纪末期的地壳黏土层中发现铱元素的含量比其他时期陡增30倍～160倍，这只能是小行星撞击地球后带来的。可以说，地球生成46亿年的演变历史之中，一直没有避免被太阳系“提丢斯数组”位置2.8处的大行星碎块和其他小行星天体撞击的危险。

瑞士研究人员2009年在位于阿尔卑斯山埃拉峰附近海拔3 300米的山区发现了一些大型恐龙足印，这是全球发现恐龙足印中海拔最高的一处。巴塞尔自然博物馆公报称，该馆研究人员发现的恐龙足印长约0.4米，属于4.5米～7米长的恐龙。足印是2.05亿年～2.1亿年前留下的，属于年代最久远的恐龙足印之一。同时代中，如此大的恐龙足印还比较少见。阿尔卑斯山一带2亿年前是毗邻热带海洋的平原，此后地壳隆起形成阿尔卑斯山。

二叠纪生物大灭绝：

业已发现，地球上大部分生物在2.52亿年前的二叠纪末期神秘地消失了，大约90%的海洋生物和70%的陆地生物在很短的时间内荡然无存，这次最大的地球生物灾难的成因一直被科学家所关注，世界各国的科学家都在找寻造成这次灾难的证据，但到目前为止，尚未找到能影响全球灾难的地质灾变的可靠证据。但是，科学家却发现了二叠纪生物大灭绝的线索，也找到了二叠纪与三叠纪之间的地质分界线，通过二叠纪不同的岩石层和沉积物分析，除了反映出特大地质灾变外，还发现有许多小的局部灾变。因此，二叠纪生物大灭绝并不是突然全部灭亡，而是先后持续了几十万年的时间才造成了上述恶果。

继二叠纪发生特大灾变使全球生物大灭绝后，侏罗纪和白垩纪之交（1.65亿年±500万年）又是地球地质构造、地貌、气候和生态环境发生剧变的重要时期。仅从中国地域内的地质灾变可知，这一时期发生了巨大的地质构造变形，伴随着火山爆发，让青藏高原、四川盆地、雅鲁藏布江、澜沧江等水系分布、长江中下游平原、华北平原、太行山、燕山地区的古地貌发生了剧变。

二叠纪和侏罗纪、白垩纪之交的两次剧变给地球带来的全球影响是长期的、持续的和多灾难的，科学家对此有许多不同的理论解说，但是，由于缺乏对它们成因的直接证据，科学界还无法达成共识。

据联合国有关报告显示，自工业革命开始，全球已进入最大规模的物种灭绝时代。人类在这次物种大灭绝的第六次危机中，把其他物种的自然灭绝速度提高了100倍～1 000倍。

世界自然基金会在尼泊尔发布报告，近十年来各国科学家在喜马拉雅山脉东段共发现353个新物种，其中在尼泊尔境内发现94个。在这些新发现的物种中，内有242种植物、16种两栖动物、16种爬行动物、14种鱼类、2种鸟类、两种哺乳动物和61种无脊椎动物，有世界上最小的鹿、会飞的青蛙和100万年进化历史的壁虎等。“喜马拉雅山山脉东段是世界上最具生物多样性的地区，但它也是在全球气候变化中最脆弱的地区。”

第三，要从小行星引发“天地大碰撞”爆炸中寻求原因。

2009年10月8日，一颗小行星在印度尼西亚上空的地球大气层中爆炸，释放出的能量有三枚原子弹那么大。这再次引起人们对小行星撞击地球的担忧。据估测，这颗小行星的直径大约为10米，以每小时4.5万米的速度运行并撞击到地球大气层。随后便迅速升温直至爆炸，同时释放出大约5万吨TNT炸药的威力。幸运的是，由于爆炸的高度在海平面以上15千米～20千米，因此没有对地面造成任何破坏。然而，科学家对此忧心忡忡，因为这个“天外来客”没有任何望远镜侦测到，而且假如它的体积再大些，比如直径在20米～30米，那么，它很可能给地球带来灾难性的后果。

小行星在地球上空大气中爆炸的事件还有一例值得一提：1908年6月30日早上7时14分，西伯利亚通古斯卡河上空发生了一次极为罕见奇怪的大爆炸，爆炸影响范围超过2 000平方千米，使该地区蝴蝶形土地上所有生物都未逃过劫难。森林被烧焦，而且所有树木被整齐划一地折断，似乎是一种强大的冲击波造成的。在距离大爆炸1 500千米外的地方，地震传感器对这次事件的记录被认为是一次大地震。地震波传遍了全世界，英国气象中心监测到大气压持续20分钟剧烈波动。虽然经过了一天，爆炸上空的火球依旧照亮着周围地区，伦敦人甚至能在夜空下看报纸。对这个未解之谜，很多人设想了各种假说，但都没有足够的证据来说明这次爆炸的准确原因。是一颗小行星撞地？还是一颗彗星爆炸？由于缺少行星撞地的直接证据，科学家判断应是彗星爆炸造成的可能性较大。

美国NASA的航天飞机的一项研究让这个争论有了结果。原来，美国航天飞机每次发射时都会向地球大气层中排放数百吨水汽，这些被排放的水汽很快会凝结成冰晶，它们能形成绚丽多彩的夜光云。通古斯大爆炸的目击者们也曾观测到了这种天象，这说明一颗小彗星在离地球表面上空的70千米范围发生爆炸才造成了这起灾难。通古斯爆炸的观察者们看到的现象正好是航天飞机排出水汽形成夜光云的地方。这也证明小彗星被地球吸引后会与地球大气剧烈摩擦，在空中会发生爆炸，给地球造成难以预料的灾难。

是谁杀了恐龙？它们是在6 500万年前跟随着地球上70%的生物种群一起消失的，这是有名的白垩纪—第三纪大灭绝事件（Cretaceous-Tertiary Mass Extinction event）（简称为K-T事件）。地质学家与古生物学家有一个想法，那就是一个大型的小行星或彗星撞击地球是这个事件的元凶。在这样的一个宇宙大灾难中，撞击将产生大火、大海啸、大地震以及大风暴，而这些大灾难将很快地消灭一些物种；撞击后的灰烬会被抛入大气中，造成长时间的黑暗、低温与酸雨等严重的全球环境变迁，使得植物大量死亡，更造成其他物种的动物被活活地饿死。

支持这个理论的证据是1990年由宇宙化学家艾伦希德布兰所发现的，他提出在墨西哥的犹加敦半岛区域的沉积层中有一个6500万年前所留下来的宽达207千米左右的环状结构。这个至今仍然可以被侦测到的环状结构称为Chicxulub陨石坑（是以该地的村庄来命名的）。如图3.11，它整体的轮廓可以由那个区域的重力与磁场大小绘出。除了有正确的年代之外，陨石坑的大小也与足够造成全球毁灭的小行星（直径约11千米～20千米）造成的撞击有关。

印度对开海域有一个神秘的盆地，沿海床的直径有500千米。该盆地命名为“湿婆”（印度教神明）。美国德克萨斯技术大学的地球科学家查特吉认为：

图3.11 6 500万年前的大撞击

图片版权和提供：courtesy V.L. Sharpton,LPI

“如果我们没错，这是我们已知地球上最大的陨石坑，也许要以直径大约为40千米的巨型陨石才能创造出来。”该撞击点下方的地壳较薄，“整整30千米长的坚硬地壳失踪了”。这次撞击的时间和Chicxulub陨石坑形成的时间一致，故6 500万年前的恐龙灭绝应该由撞击“湿婆”陨石坑的小行星来承担主要责任。科学家推断，30千米地壳失踪的原因是：这次巨大撞击的能量造成被撞击的地壳立即蒸发，剩下了灼热的流质地幔。巨大的撞击力足以把塞舌尔群岛撞离印度构造板块，让它们漂向了非洲。

从太空中来的石头每天都会撞击到地球。不过，越大的石头，越不常撞击地球。直径接近100米的石块，撞击地球时会造成地球重大的危害。这种尺度的撞击，大约每1 000年才会有一次。当这种大小的陨石撞入海洋时，将会造成巨大的海啸，对远处的海岸可能都会造成相当的破坏。直径超过1 000米的大型小行星撞击地球，将会造成全球性的灾害；然而这种情形就更稀少了，大约数百万年才发生一次。一个大型的小行星碰撞，它所扬起的尘埃将会影响地球的气候，可能造成地球上很多物种的灭绝。

美国“卡塔丽娜天空搜寻小组”在2009年4月底率先观测到一颗围绕太阳运行的近地逆行小行星，它的直径为2 000米～3 000米，绕太阳公转的周期为3.39年，与地球轨道平面的夹角为155度，离地球最近距离是350万千米，是太阳系迄今发现的第20颗逆行小卫星，比其他任何逆行天体都要靠近地球。根据计算，2000年正处在最佳观测位置，但可惜天文学家当时并没有发现它。这一小概率事件值得地球人警惕，太空中往往存有我们观察不到或容易忽视的近地小行星突发事件。

被确认天体撞击形成陨石坑的还有：世界上最古老、最大的直径达380千米的南非弗里德堡陨石坑（形成于20多亿年前）；在南纬27度南非阿扎尼亚附近直径为70千米的维列德福盆地（形成于3亿年前）；加拿大魁北克省的环形湖，直径为4千米，最大深度超过500米，年龄不到2亿年；内蒙古、河北交界处的多伦陨石坑，直径170千米；吉林九台县的上河湾陨石坑，直径30千米……陆地上已被确认的120多个陨石坑不再一一列举，它们足以表明地球母亲身受太空小行星撞击的噩运！笔者认为，地球上还存在许多尚未确认的陨石坑或陨石坑地带，也包括海洋中更多的陨石坑和陨石坑地带。

2010年1月8日，中国第26次南极科考队在南极洲格罗夫山地区收集到292块陨石，使中国拥有南极洲陨石达1万余块。南极洲的陨石如此之多，不仅数量多，而且类型丰富，现发现的50多种陨石几乎涵盖了地球上已有的全部陨石种类，占全球收集陨石的2/3。更为可贵的是还发现了月球陨石和火星陨石，成为研究月球、火星的无价之宝。这说明地球在生成演化史中，一直有陨石在撞击地球。

一般大约每隔一万年，就可能有足以毁灭地球局部的石头撞到地球表面来。

第四，应从火山爆发的巨大威力和后续效应来评估。

埃塞俄比亚东北部阿法尔地区两座火山2005年九月喷发并引发数百次地震后，非洲大陆在那里出现一条裂缝。地质学家见证了这条裂缝的不断拓宽和延长。并认为若干年后非洲大陆有可能在这里一分为二。一组由各国地质学家组成的专家团在观察这处裂缝多年后，在11月3日出版的美国《地球物理通讯》月刊上发表报告，认为人类正在目睹一片新海洋的诞生。依照科学家推断，这处裂缝可不断向南北延伸，从埃塞俄比亚、吉布提和厄立特里亚三国交界处的阿法尔盆地，经由肯尼亚和坦桑尼亚，直至莫桑比克，最终将东非从整个非洲大陆剥离开来，并且在两者之间形成一片新的海洋。

图3.12地球上的Richet结构

图片版权和提供：Landsat 7，USGS，NASA

从太空中很容易看到毛里塔尼亚在撒哈拉沙漠中有个Richat结构，因为它有将近50千米宽的大小。曾被认为是个陨石撞击坑的Richat结构，其平坦的中央地形以及找不到遭震波改变的岩石，皆暗示着其他可能性。而Richat结构由火山爆发所造成的可能性看来也不大，因为没看到火成岩或火山岩堆成的圆顶。由Richat结构的层层沉积岩看来，现在许多人会认为这是因为抬升的岩石受侵蚀之后的结果。至于Richat结构为何如此的圆仍旧是个谜。

欧亚大陆最大的火山、位于俄罗斯远东堪察加半岛上的克柳切夫火山于2009年11月15日开始喷发。据俄罗斯科学院远东分院火山学和地震学研究所的研究员表示，火山将炙热的岩石抛出高达200米。据悉，此次火山活动始于8月。与其他火山不同，该火山起初活动偏于缓慢，随后才开始迅速加强。克柳切夫火山附近的地震检查站称，（由于火山活动）该地区每天都发生上百次小地震。

克柳切夫火山是世界上最完整的锥形活火山，位于堪察加半岛的最高处，海拔4 850米。它还是世界上最活跃的火山之一，山顶常年冒着浓烟，近200年内竟喷发了50多次，最近一次喷发是在1987年。

一些科学家认为，“如果地球上没有火山，那么也许今天我们就不会站在这里。在地球历史的早期阶段，火山爆发将位于地下深处的二氧化碳和水汽带到地表，从而形成最终支持光合作用的外部环境”。

第五，从大陆漂移的历史来理解地球的当今格局。

地球母亲曾经历过全部大陆簇拥在一起的甜蜜时光，各大陆板块就像兄弟姐妹一样，在地球母亲的怀抱中茁壮成长，孩子们一旦长大，就会离开地球母亲的怀抱，在地球海洋中各自游弋漂移，寻找自己的安身之地。下面的图片虽然是预测2.5亿年以后的地球联合大陆图片，但却向我们演示了地球母亲曾经拥抱过孩子们的梦幻之影。

地球的表面大陆，已分成数个正在缓缓漂移的大板块。科学家认为，大约在2.5亿年前，承载现在陆块的板块相对位置与今不同，当时所有的陆块全部聚集在一起，形成一个称为盘古大陆（Pangea）的超级陆块。根据预测，在2.5亿年后的未来，所有的板块将会重新调整位置，使大部分的陆块又聚在一起，形成另一个超级陆块。图3.13是古地图研究计划依据计算机仿真所画出来的终极盘古大陆（Pangea Ultima）。到那时候，大西洋会是个遥远的往事，而地球上的动物光靠着步行，就可以从北美洲直接走到非洲。

有科学家认为，地球各大陆本身是由很轻的硅铝层组成，硅铝层被“驮在”较重的硅镁层上。当它们受到天体的引潮力和地球自转所产生的离心力的作用时，便破裂成数块，并朝不同的方向漂移。但有科学家通过计算发现，这些力都非常小，根本不足以推动巨大的大陆板块漂移数千千米。

20世纪60年代，有科学家提出，地幔中的玄武岩浆在地球自转时不断从海岭顶部的巨大裂缝中溢出，冷却后凝固成新的大洋地壳。不断上升的岩浆把早先形成的大洋地壳推向两边，使海底不断地更新和扩张。笔者认为地幔中岩浆的比重由于受高压的作用远比地壳表面的岩石层重，一旦它们通过海底裂缝向外喷发后，就会释放压力能量而扩大体积，使海底裂缝两边不断扩张。后来，又有科学家认为，地球各大板块都被“驮”在地幔顶部的软流层上，随着地幔的上下对流，造成不停地朝外漂移。笔者认为地球已形成的各大板块之间都有深层裂缝，在太阳、月亮的引力作用下，加上地球的自转和公转应力作用，地幔上下对流和旋转让地球各板块间相对运动，这种相对运动和海底扩张的应力相叠加，就形成了大陆漂移的原动力。

图3.13终极盘古大陆：这会是2.5亿年后的地球吗？

图片版权与提供：C.R.Scotese（U.Texas at Arlington），PALEOMAP